两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上,小车前端系上细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘里分别放有不同质量的砝码(图a).小车所受的水平拉力F的大小可以认为

两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上,小车前端系上细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘里分别放有不同质量的砝码(图a).小车所受的水平拉力F的大小可以认为

题型:不详难度:来源:
两个相同的小车并排放在光滑水平桌面上,小车前端系上细线,线的另一端跨过定滑轮各挂一个小盘,盘里分别放有不同质量的砝码(图a).小车所受的水平拉力F的大小可以认为等于砝码(包括砝码盘)所受的重力大小.小车后端也系有细线,用一只夹子夹住两根细线(图b),控制两辆小车同时开始运动和结束运动.
由于两个小车初速度都是零,运功时间又相同,s=at2/2,即s∝a,只要测出两小车位移s之比就等于它们的加速度a之比.
实验结果是:当小车质量相同时,______;
当拉力F相等时,______.
实验中用砝码(包括砝码盘)所受的重力G=mg的大小作为小车所受拉力F的大小,这样做会引起实验误差.为了减小这个误差,G与小车所受重力Mg之间需要满足的关系是:______.魔方格
答案
本实验是控制变量法的实验,实验结果是:当小车质量相同时,加速度与拉力成正比.
当拉力F相等时,加速度与质量成反比.
小车的加速度为a,拉力为F,设砝码盘和砝码的总质量m,小车质量M
对砝码盘和砝码:mg-F=ma;
对小车:F=Ma;
联立得:F=
Mmg
M+m

故只有在M>>m的情况下近似认为拉力等于mg.
故答案为:加速度与拉力成正比,加速度与质量成反比,M>>m
举一反三
某同学设计了一个探究加速度a与物体所受合力F及质量m关系的实验,图(a)为实验装置简图.(交流电的频率为50Hz)

魔方格

(1)图(b)为某次实验得到的纸带,根据纸带可求出小车的加速度大小为______m/s2.(保留二位有效数字)
(2)保持砂和砂桶质量不变,改变小车质量m,分别得到小车加速度a与质量m及对应的
1
m
,数据如下表:
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实验次数12345678
小车加速度
a/m-s-2
1.901.721.491.251.000.750.500.30
小车质量
m/kg
0.250.290.330.400.500.711.001.67
1
m
/kg-1
4.003.453.032.502.001.411.000.60
现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下:
一倾角可以调节的长斜面(如图1所示)小车、计时器一个、米尺.
(1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):
①让小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t;
②用米尺测量A1与A2之间的距离x,则小车的加速度a=______;
③用米尺测量A1相对于A2的高度h.设小车所受重力为mg,则小车所受合外力F=______;
④改变______,重复上述测量;
⑤以h为横坐标,
1
t2
为纵坐标,根据实验数据作图.如能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.
(2)在“验证牛顿运动定律”的实验中,实验装置如图2中的甲所示,有一位同学通过实验测量作出了图乙中的A图线.试分析:
①A图线不通过坐标原点的原因是______;
②A图线上部弯曲的原因是______.

魔方格
如图为“用DIS(位移传感器、数据采集器、计算机)研究加速度和力的关系”的实验装置.

魔方格

(1)在该实验中必须采用控制变量法,应保持______不变,用钩码所受的重力作为______,用DIS测小车的加速度.
(2)改变所挂钩码的数量,多次重复测量.在某次实验中根据测得的多组数据可画出a-F关系图线(如图所示).
①分析此图线的OA段可得出的实验结论是______.
②(单选题)此图线的AB段明显偏离直线,造成此误差的主要原因是______
(A)小车与轨道之间存在摩擦
(B)导轨保持了水平状态
(C)所挂钩码的总质量太大
(D)所用小车的质量太大.
科学探究活动通常包括以下环节:提出问题,作出假设,制定计划,搜集证据,评估交流等.一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程如下:
A.有同学认为:运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关;
B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象,用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律,以验证假设.;
C.在相同的实验条件下,同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过程中不同时刻的下落距离,将数据填入下表中,图(a)是对应的位移一时间图线.然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落,分别测出它们的速度一时间图线,如图(b)中图线l、2、3、4、5所示;.
D.同学们对实验数据进行分析、归纳后,证实了他们的假设.

魔方格

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时间(s)下落距离(m)
0.00.000
0.40.036
0.80.469
1.20.957
1.61.447
2.OX
某同学设计了如图1所示的装置来探究加速度与力的关系.弹簧秤固定在一块合适的木板上,桌面的右边缘固定一支表面光滑的铅笔以代替定滑轮,细绳的两端分别与弹簧秤的挂钩和矿泉水瓶连接.在桌面上画出两条平行线MN、PQ,并测出间距d.开始时将木板置于MN处,现缓慢向瓶中加水,直到木板刚刚开始运动为止,记下弹簧秤的示数F0,以此表示滑动摩擦力的大小.再将木板放回原处并按住,继续向瓶中加水后,记下弹簧秤的示数F1,然后释放木板,并用秒表记下木板运动到PQ处的时间t.

魔方格

①木板的加速度可以用d、t表示为a=______.
②(单选题)改变瓶中水的质量重复实验,确定加速度a与弹簧秤示数F1的关系.如图2所示图象能表示该同学实验结果的是______
③(多选题)用加水的方法改变拉力的大小与挂钩码的方法相比,它的优点是______
A.可以改变滑动摩擦力的大小
B.可以更方便地获取多组实验数据
C.可以比较精确地测出摩擦力的大小
D.可以获得更大的加速度以提高实验精度.